第二章进程管理 2 1进程的基本概念 v 2 1

第二章进程管理

2. 1进程的基本概念 v 2. 1. 1 程序的顺序执行及特征 ٭ 一、程序执行有固定的时序。（图 2 -1 p 27） I 1 C 1 P 1 I 2 C 2 P 2 ٭ 二、特征： ▪ 顺序性、封闭性、可再现性进程管理

2. 1. 2前趋图定义 v 有向无循环图 v 表示方式：）1（ ٭ p 1 --->p 2 ({=>---）2（ ٭ p 1, p 2)| p 1 必须在p 2开始前完成} v （图 2 -2 P 27） v 节点表示：一条语句，一个程序段，一进程。 P 1 P 1 进程管理

2. 1. 3 程序的并发执行 v 一、多个程序的并发执行（可能性分析） I 1 I 2 I 3 I 4 C 1 C 2 C 3 P 1 P 2 C 4 P 3 P 4 t 进程管理

程序的并发执行(2) v 二、特征 ٭ 间断性 ٭ 失去封闭性：主要由共享资源引起 ٭ 不可再现性：P 29例，设N的初值为n。 ٭ 有2个循环程序A和B，它们共享一个变量N，程序A每执行一次时，都要做N: =N+1; B则每次要执行Print(N), 然后再做N: =0. 若程序A, B以不同的速度运行有以下三种不同的结果进程管理

程序的并发执行(3) v N: =N+1在 print(N)和 N: =0之前，则 N值分别为 n+1, 0. v N: =N+1在print(N)和N: =0之后，则N值分别为n, 0， 1. v N: =N+1在print(N)和N: =0之间，则N值分别为 n, n+1, 0. 进程管理

2. 1. 4进程的特征和状态 v 1. 进程的特征和定义 ٭ 一、定义： ▪ 程序的一次执行过程 . 1 ٭ 结构特征 ▪ 进程：由程序段、数据段及进程控制块三部分构成，总称“进程映像”。 . 2 ٭ 动态性 ▪ 由“创建”而产生，由“调度”而执行；由得不到资源而阻塞；由撤消而消亡。（而程序是静态的）。进程管理

2. 1. 4进程的特征和状态(2) . 3 ٭ 并发性 ▪ 只有建立了进程，才能并发执行。 . 4 ٭ 独立性。 ▪ 独立运行，独立获得资源。 . 5 ٭ 异步性：（间断性）进程管理

2. 1. 4进程的特征和状态(3) v 2. 进程的三种基本状态（图 2 -5 p 31） ٭ ٭ ٭ 就绪状态执行状态阻塞状态就绪时间片完 I/O完成阻塞进程调度 I/O请求执行图 2－5 进程的三种基本状态及其转换进程管理

2. 1. 4进程的特征和状态(4) v 3. 挂起状态（被换出内存的状态） ٭ 引入原因 ▪ 终端用户请求 ▪ 父进程请求 ▪ 负荷调节需要 ▪ 操作系统需要 ٭ 进程状态的转换(图 2 -6) ▪ 活动就绪静止就绪 ▪ 活动阻塞静止阻塞 ▪ 静止就绪活动就绪 ▪ 静止阻塞活动阻塞进程管理

图 2－6 具有挂起状态的进程状态图执行请求I/O 挂起激活活动就绪挂起静止就绪释放释放激活活动阻塞挂起静止阻塞进程管理

实验 v 写一个程序描述进程状态迁移过程。 v 要求： ٭ 提供导致进程状态变化的调用接口，包括创建、删除、调度、阻塞、时间到、挂起、激活等。 ٭ 实现进程列表显示的接口。 ٭ 注：这里设计的进程是一个假设的对象实体，是由程序自己创建和删除，不是系统维护的进程。进程管理

2. 1. 5进程控制块 v 1. 进程控制块的作用 ٭ 是进程存在的唯一标志； ٭ PCB(process control block)常驻内存 v 2. 进程控制块中的信息 ٭ 标识、处理机状态，进程调度信息，进程控制信息 pid 进程状态现场优先级阻塞原因程序地址同步机制资源清单链接指针进程管理

2. 1. 5进程控制块(2) v 3. PCB的组织 ٭ 链接（p 33图 2 -7） ٭ 索引(p 34图 2 -8) 4 PCB 2 3 PCB 3 执行指针 PCB 1 0 PCB 4 8 PCB 5 阻塞队列指针空闲队列指针 PCB 6 7 PCB 7 就绪队列指针 9 PCB 8 0 PCB 9 1 进程管理

$等待队列示例 struct wait_queue { struct task_struct * task; struct wait_queue * next; }; PCB$

等待队列示例 struct wait_queue { struct task_struct * task; struct wait_queue * next; }; PCB PCB 进程管理

2. 1. 5进程控制块(3) v 3. PCB的组织 ٭ 索引(p 34图 2 -8) PCB 1 PCB 2 执行指针 PCB 3 PCB 4 PCB 5 就绪表指针 PCB 6 PCB 7 阻塞表指针进程管理

补充 v PCB和进程的代码数据放在一起吗？ ٭ 系统态和用户态 ٭ 系统空间和用户空间 v 系统调用和普通调用的区别？ ٭ 系统调用会引起从用户态进入核心态进程管理

2. 2 进程控制 v 2. 2. 1 进程的创建 v 一、进程图： ٭ 描述了进程的家族关系：（P 34 图 2 -9） ٭ 子进程可继承父的资源，撤消时应归还给父进程，父的撤消会撤消全部子进程。 v 二、引起创建进程的事件： . 1 ٭ 用户登录： ▪ 为终端用户建立一进程 . 2 ٭ 作业调度：（不是进程调度） ▪ 为被调度的作业建立进程 . 3 ٭ 提供服务： ▪ 如要打印时建立打印进程进程管理

2. 2. 1 进程的创建(2) . 4 ٭ 应用请求： ▪ 由应用程序建立多个进程 v 三、进程的创建：（creat原语） . 1 ٭ 申请空白PCB（一个系统的PCB是有限的） . 2 ٭ 为新进程分配资源（不同于一般的分配，PCB-LIST 在一个特殊区域） . 3 ٭ 初始化PCB . 4 ٭ 将新进程插入就绪队列。进程管理

2. 2. 2 进程的终止 v 一、引起进程终止的事件 . 1 ٭ 正常结束：如Halt、logoff . 2 ٭ 异常结束：如Protect error、overtime等 . 3 ٭ 外界干预： ▪ a. 系统员kill进程； ▪ b. 父进程终止； ▪ c. 父进程请求。进程管理

2. 2. 2 进程的终止(2) v 二、进程的终止过程）1（ ٭ 检查进程状态；）2（ ٭ 执行态――>中止，且置调度标志为真。）3（ ٭ 有无子孙需终止。）4（ ٭ 归还资源给其父进程或系统。）5（ ٭ 从PCB队列中移出PCB. 进程管理

2. 2. 3 进程的阻塞与唤醒 v 一、引起进程阻塞和唤醒的事件 . 1 ٭ 请求系统服务而得不到满足时，如问系统请求打印。 . 2 ٭ 启动某种操作而需同步时：如该操作和请求该操作的进程需同步运行（即非异步操作）。 . 3 ٭ 新数据尚未到达：如进程A写，进程B读，则A 未写，完B不能读。 . 4 ٭ 无新作可做。进程管理

2. 2. 3 进程的阻塞与唤醒(2) v 二、进程阻塞过程： ٭ 是进程自身的一种主动行为 ٭ a. 调block原语 ٭ b. 停止执行，修改PCB入阻塞队列（一个或多个），并转调度。 v 三、唤醒过程 ٭ 其它相关进程完成。 ٭ a. wakeup原语 ٭ b. 修改PCB，入就绪队列 ٭ 可见，有block原语，在其它进程中就应有 wakeup原语。进程管理

2. 2. 4 进程的挂起与激活 v 一、进程的挂起过程 ٭ 由进程自己或其父进程调suspend原语完成，将该进程PCB移到指定区域，注意状态的改变，有可能要重新调度。 v 二、进程的激活过程。 ٭ active原语（如在外存，调入内存，改变状态，根据情况看是否调度，如抢先或非抢先）。 v 阻塞、唤醒一般由OS实现，而挂起与激活可由用户干预。进程管理

2. 3进程同步 v 同步：并发进程在执行次序上的协调，以达到有效的资源共享和相互合作，使程序执行有可再现性。进程管理

2. 3. 1 进程同步的基本概念 v 1. 两种形式的制约关系 ٭ 资源共享关系：（进程间接制约） ▪ 需互斥地访问临界资源。 ٭ 相互合作关系：（进程直接制约） v 2. 临界资源：（一次仅允许一个进程访问的资源） ٭ 引起不可再现性是因为临界资源没有互斥访问。进程管理

生产者－消费者问题 Var n, integer; Type item=…; var buffer: array[0, 1, …, n-1] of item; in, out: 0, 1, …, n-1; counter: 0, 1, …, n; 进程管理

生产者－消费者问题 producer: repeat … produce an item in nextp; … while counter=n do no-op; buffer[in]: =nextp; in: =(in+1)mod n; counter: =counter+1; until false; consumer: repeat while counter=0 do no-op; nextc: =buffer[out]; out: =(out+1) mod n; counter: =counter-1; consumer the item in nextc; until false; 进程管理

生产者－消费者问题（2）设counter的初值为 5 register 1: =counter; register 1 : =register 1+1; counter : =register 1; register 1: =counter; register 1 : =register 1+1; register 2: =counter; register 2 : =register 2 -1; counter : =register 2; register 2: =counter; register 2: =register 2 -1; counter : =register 2; (register 1: =5) (register 1: =6) (register 2: =5) (register 2: =4) (counter: =6) (counter: =4) 进程管理

3. 临界区 v 定义：进程访问临界资源的那段代码。 v 访问临界资源的描述：进入区：检查有无进程进入临界区：退出区：将访问标志复位 Repeat Entry section Critical section Exit section Until false 进程管理

4. 同步机制应遵循的准则 v 1. 空闲让进 v 2. 忙则等待 v 3. 有限等待：应保证为有限等待，不会产生死等。 v 4. 让权等待：不能进入临界区的执行进程应放弃CPU执行权。进程管理

2. 3. 2 信号量机制 v 1 整型信号量 ٭ 是一个整型量，通过2个原子操作wait(s)和signal(s)来访问。 Wait(s): while s<= 0 do no-op s: =s-1; Signal(s): s: =s+1; 进程管理

2 记录型信号量 v 由于整型机制中会不断测试不满足“让权等待”而引入 type semaphore=record value: integer; L: list of process; end L: 为进程链表，用于链接所有等待该类资源进程。 procedure wait(s) var s: semaphore begin s. value: =s. value – 1; if s. value <0 them block (S, L) end 进程管理

2 记录型信号量(2) procedure signal (S) var s: semaphone begin s. value: =s. vaule+1 if s. value<=0 then wakeup(s. L) end 用wait(s)和signal(s)实现同步与互斥。在记录型信号量机制中： s. value初值：表示系统中某类资源的数目。 s. value<0: 表该信号量链表中已阻塞进程的数目。进程管理

3 AND型信号量 v 当不用它时，有可能发生系统死锁。 v 死锁：在无外力作用下的一种僵持状态。 v AND信号量例：P 42. v 特点：要么全分配，要么一个也不分配。进程管理

3 AND型信号量 process A: wait(Dmutex); wait(Emutex); process B: wait(Emutex); wait(Dmutex); 若 2进程交替执行，则死锁进程管理

3 AND型信号量 Swait(s 1, s 2, …, sn) if s 1≥ 1 and …and sn ≥ 1 then for i: =1 to n do si: =si-1; endfor else place the process in the waiting queue with the first si found with si<1, and set the program count of this process to the beginning of swait operation end if Ssignal(s 1, s 2, …, sn) for i: =1 to n do si: =si+1; remove all the process waiting in the queue associated with si into the ready queue endfor 进程管理

4 信号量集(略) v 为提高效率而对AND信号的扩充。（P 43） v 三种特例： v （1）Swait(S, d, d)：允许每次申请d个资源。当资源数少于d时，不予分配。 v （2）Swait (s, 1, 1)：S>1，记录型信号量。 S=1时，互斥型信号量。 v （3）Swait(s, 1, 0)，可控开关，当时，允许进入， S<1时，不能进入。进程管理

2. 3. 3 信号量的应用 v 1. 利用信号量实现互斥 var mutex: semaphore: =1 begin parbegin process 1: begin repeat wait(mutex); critical setion signal(mutex); remainder section until false; end 进程管理

1. 利用信号量实现互斥(2) process 2: begin repeat wait(mutex); critical setion signal(mutex); remainder section until false; end parend 进程管理

2. 利用信号量来描述前趋关系(1) a S 1 b S 2 c d S 4 S 5 S 3 e g f S 6 图 2－10 前趋图举例进程管理

利用信号量来描述前趋关系(2) Var a, b, c, d, e, f, g: semaphore: =0, 0, 0, 0; Begin parbegin S 1; signal(a); signal(b); end; begin wait(a); S 2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S 3; signal(e); end; begin wait(c); S 4; signal(f); end; begin wait(d); S 1; signal(g); end; begin wait(e); wait(f); wait(g); S 6; end; parend 进程管理

2. 4 经典进程同步问题 v 2. 4. 1生产者－－消费者问题 v 2. 4. 2哲学家进餐问题 v 2. 4. 3读者－－写者问题进程管理

一、利用记录型信号量解决生产者一消费者问题 mutex：使诸进程互斥地访问缓冲区（n个缓冲区） empty、 full：空、满缓冲区数量。 Var mutex, empty, full: semaphore: =1, n, 0; buffer: array[0, 1, …, n-1] of item; in, out: integer: =0, 0; begin parbegin producer: begin repeat … Produce an item in nextp; … 进程管理

一、利用记录型信号量解决生产者一消费者问题 wait(empty); wait(mutex); buffer(in): =nextp; in: =(in+1) mod n; signal(mutex); signal(full); Until false; end consumer: begin repeat wait(full); wait(mutex); nextc: =buffer(out); out: =(out+1) mod n; signal(mutex); signal(empty); Consumer the item in nextc; Until false; end parend 进程管理

二、利用AND信号量解决生产者——消费者问题 var mutex, empty, full: semaphore: =1, n, 0; buffer: array[0, …, n-1] of item; in out: integer : =0, 0; begin parbegin producer: begin repeat … produce an item in nextp; … swait(empty, mutex); buffer(in): =nextp; 进程管理

in: =(in+1) mod n; ssingal(mutex, full); Until false; End Consumer: begin repeat swait(full, mutex); nextc: =buffer(out); out: =(out+1) mod n; ssignal(mutex, empty); consumer the item in nextc; until false; end parend

2. 4. 2哲学家进餐问题 v 1. 利用记录型信号量解决哲学家进餐问题 Var chopstick: array[0, …, 4] of semaphore; Repeat wait(chopstick[i]); wait(chopstick[(i+1)mod 5]); … eat … signal(chopstick[i]); signal(chopstick[(i+1)mod 5]); … think; Until false 进程管理

2. 4. 2哲学家进餐问题 v 1. 利用AND信号量解决哲学家进餐问题 Var chopstick: array[0, …, 4] of semaphore: =(1, 1, 1); processi Repeat think; Sswait(chopstick[(i+1)mod 5], chopstick[i]); eat Ssignal(chopstick[(i+1)mod 5], chopstick[i]); Until false 进程管理

2. 4. 3 读者——写者问题 v 特点： ٭ 读进程可共享同一对象。 ٭ 写进程不可共享同一对象。进程管理

一、利用记录型信号量解决读者——写者问题 var rmutex, wmutex: semaphore: =1, 1; readcount: integer: =0; begin parbegin reader: begin repeat wait(rmutex); if readcount=0 then wait(wmutex); readcount: =readcount+1; signal(rmutex); … perform read operation 进程管理

一、利用记录型信号量解决读者——写者问题 perform read operation … wait(rmutex); readcount: =readcount-1; if readcount=0 then signal(wmutex); signal(rmutex); until false; end 进程管理

一、利用记录型信号量解决读者——写者问题 writer: begin repeat wait(wmutex) perform write operation; signal(wmutex) until false; end parend 进程管理

二、信号量集解决读者——写者问题(略) var RN integer; L, mx: semaphore: =RN, q; begin parbegin reader: begin repeat swait(L, 1, 1); swait(mx, 1, 0); … perform read operation; … ssignal(L, 1); until false; end writer: begin 进程管理

二、信号量集解决读者——写者问题（略） writer: begin repeat swait(mx, 1, 1; L, RN, 0); perform write operation; ssignal(mx, 1); until flase; end parend 进程管理

2. 5管程机制 v 引入原因： ٭ 为了避免凡要使用临界资源的进程都自备同步操作 wait(s)和signal(s). 将同步操作的机制和临界资源结合到一起，形成管程。 v 2. 5. 1管程的基本概念一、定义：一个数据结构和能为并发进程所执行的一组操作。局部于管程的共享变量。对该数据结构进程操作的一组过程。对局部管程数据设置初值。二、条件变量： x. y: x. wait; x. signal; x. queue 进程管理

2. 5. 2利用管程解决生产者——消费者问题一、建立管程：PC 包括：二过程：（1）put(item)过程；（2）get(item)过程一变量：count≥n时满；≤ 0 时空初始： in=out=count=0 Type producer-consumer=monitor var in, out, count：integer; buffer: array [0, …, n-1] of item; notfull, notempty: condition; procedure entry put (item) procedure entry get (item) 进程管理

2. 5. 2利用管程解决生产者——消费者问题 Procedure entry put(item) begin if count ≥n then notfull. wait; buffer(in): =nextp; in: =(in+1)mod n count: =count+1; if notempty. queue then notempty. signal; end Procedure entry get(item) begin if count ≤ 0 then notempty. wait; nextc: =buffer(out); out: =(out+1)mod n count: =count-1; if notfull. queue then notfull. signal; end Begin in: =out: =0; count: =0 end 进程管理

2. 5. 2利用管程解决生产者——消费者问题例： producer: begin repeat produce a item nextp PC. put (item); until false. End Consumer: begin repeat PC. get(item); Consume the item in nextc; Until false end 可见，由管程来实现后，进程的同步更简单明了。进程管理

练习 v a, b 两点间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规则如下：当ab间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab段外等待；当ab之间无车时，到达a （或b）的车辆可以进入ab段，但不能从a，b点同时驶入；当某方向在ab段行驶的车辆使出了ab段且无车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入 ab段行驶。请用wait, signal 具对ab段实现正确管理。进程管理

答： Semaphore s, mutexab, mutexba Pab： Wait(mutexab) Countab++ If countab=1 then wait(s); Signal(mutexab) …. . wait(mutexab) countab- -; if countab=0 then signal(s) signal(mutexab); 进程管理

答： Pba: wait(mutexba) countba=countba+1; If countba=1 then wait(s) wait(mutexba) enter; …… wait(mutexba) countba--; if countba=0 then signal(s) signal(mutexba); 进程管理

2. 6进程通信 v 概念：进程间的信息交换。 v 实例： ٭ 信号量机制（一种低级通信）缺点：（1）效率低（2）通信对用户不透明 ٭ 高级通信特点： ▪ 效率高，通信实现细节对用户透明进程管理

2. 6. 1进程通信的类型 v 一、共享存贮器系统 . 1 ٭ 基于共享数据结构的通信方式： ▪ produce-consume中的缓冲区，低效，不透明。 ▪ 系统只提供了一共享存贮器，适于少量通信。 . 2 ٭ 基于共享存储区的通信方式： ▪ 系统提供：共享存储区。 ▪ 通信过程： –（1）向系统申请一个或多个分区 –（2）获得分区获后即可读/写. ▪ 特点：高效，速度快。进程管理

2. 6. 1进程通信的类型 v 二、消息传递系统（可用于异种机） ٭ 信息单位：消息（报文） ٭ 是目前的主要通信方式，分为直接通信方式、间接通信方式 ٭ 实现：一组通信命令（原语），具有透明性---> 同步的实现。 v 三、管道通信 ٭ 管道：连接一个读进程和一个写进程之间通信的共享文件。 ٭ 功能：大量的数据发收。 ٭ 注意： ▪ （1）互斥 ▪ （2）同步 ▪ （3）对方是否存在进程管理

2. 6. 2直接/间接通信方式（消息通信的2种方式） v 一、直接 ٭ send(Receiver, message) ٭ receive(Sender, message) v 例：解决生产—消费问题。 repeat … produce an item in nextp; … send(consumer, nextp); until false; repeat receive( producer, nextc); … consumer the item in nextc; until false; 进程管理

2. 6. 2直接/间接通信方式（消息通信的2种方式） v 二、间接（可以实现非实时通信） ٭ 优点：在读/写时间上的随机性 ٭ 写进程――> 信箱（中间实体）――>读进程 ٭ 原语）1（ ٭ 信息的创建与撤消： ▪ 信箱名属性（公用、私用、共享）（共享者名字））2（ ٭ 消息的发送和接收 ▪ Send (mailbox, message) ▪ Receive (mailbox, message) 进程管理

2. 6. 2直接/间接通信方式（消息通信的2种方式） v 二、间接（可以实现非实时通信） ٭ 信箱类型 ▪ （1）私用：拥有者有读/写数，其它只有写权，（单向）存在期＝进程存在期。 ▪ （2）公用：系统创建，双向，存在期=系统存在期。 ▪ （3）共享信箱：一般进程创建，并指明其共享者，是双向。 ٭ 发送—接收进程之间的关系： ▪ （1）一对一关系； ▪ （2）多对一关系； ▪ （3）一对多关系； ▪ （4）多对多关系：公用信箱。进程管理

2. 6. 3消息传递系统中的几个问题 v 一、通信链路：）1（ ٭ 显式建立：（进程完成））2（ ٭ 隐式建立：（系统完成） ٭ 链路类型： ▪ （1）由连接方法分：点—点链路，多点链路。 ▪ （2）由通信方式分：单向、双向。 ▪ （3）由容量分：无容量（无缓冲区）、有（有缓冲区）。进程管理

2. 6. 3消息传递系统中的几个问题 v 二、消息格式： ٭ 消息头：含控制信息如：收/发进程名，消息长度、类型、编号 ٭ 消息内容： ٭ 定长消息：系统开销小，用户不便（特别是传长消息用户） ٭ 变长消息：开销大，用户方便。进程管理

2. 6. 3消息传递系统中的几个问题 v 三、进程同步方式 . 1 ٭ 发送和接收进程阻塞（汇合） ▪ 用于紧密同步，无缓冲区时。 . 2 ٭ 发送进程不阻塞，接收进程阻塞（多个） ▪ 相当于接收进程（可能是多个）一直等待发送进程，如：打印进程等待打印任务。 . 3 ٭ 发送/接收进程均不阻塞 ▪ 一般在发、收进程间有多个缓冲区时。进程管理

2. 6. 4 消息缓冲队列通信机制 v 一、数据结构 v 1. 消息缓冲区 type message buffer =record sender: size: text: next: 指向下一指针 v 2. PCB中应增数据项： type pcb=record mq 消息队列指针 mutex 消息队列互斥信息量 sm 消息队列资源信息量（表资源消息数）进程管理

2. 6. 4 消息缓冲队列通信机制二、发送原语 procedure send(receiver, a) begin getbuf(a. size, i); i. sender: =a. sender; i. size: =a. size; i. text: =a. text; i. next: =0; getid(PCB set, receiver. j); wait(j. mutex); insert(j. mq, i); signal(j. mutex); signal(j. sm); end 进程管理

2. 6. 4 消息缓冲队列通信机制 v 三、接收原语 procedure receive(b) begin j: =internal name; wait(j. sm); wait(j. mutex); remove(j. mq, i); signal(j. mutex); b. sender: =i. sender; b. size: =i. size; b. text: =i. text; end 进程管理

2. 6. 4 消息缓冲队列通信机制进程A send(B, a) a 发送区A sender: A size: 5 text: Hello PCB(B) 进程B mq mutex sm sender : A size : 5 text: hello next: 0 receive(b) b sender: A 接收区B size: 5 text: Hello 进程管理

练习 v 试说明如果使用send_mailbox和receive_mailbox 原语实现打印文件的系统。欲打印的进程将要打印的文件名发送到邮箱printer, 打印机假脱机将打印邮箱中出现名字的任何文件进程管理

$//process wish to print Char filename[ ]; Status=send_mailbox(“printer”, filename); If (status< 0) { //failure}$

//process wish to print Char filename[ ]; Status=send_mailbox(“printer”, filename); If (status< 0) { //failure} //print spooler char filename[ ] while (true) { status=receive_mailbox(“printer”, filename); if(status <0) {//failure} print(filename); }

2. 7线程 v 2. 7. 1线程的基本概念 v 1. 线程的引入 ٭ 减少并发执行时的时空开销，进程的创建、撤消、切换较费时空，因它既是调度单位，又是资源拥有者。 ٭ 线程是系统独立调度和分派的基本单位，其基本上不拥有系统资源，只有少量资源（IP，寄存器，栈），但共享其所属进程所拥有的全部资源。进程管理

2. 7线程 v 2. 7. 1线程的基本概念 v 2. 线程的属性 ٭ 轻型实体 ٭ 独立调度和分派的基本单位 ٭ 可并发实体 ٭ 共享进程资源 v 3. 线程的状态 ٭ 状态参数 ▪ 寄存器状态、堆栈、运行状态、优先级、线程专有存储器、 ▪ 信号屏蔽 ٭ 线程的运行状态进程管理

2. 7线程 v 2. 7. 1线程的基本概念 v 4. 线程的创建和终止 v 5. 多线程中的进程 ٭ 拥有系统资源的基本单位，不再是一个开执行的实体。进程管理

2. 7. 2线程的同步和通信 v 1. 互斥锁 ٭ 阻塞方式 ▪ lock(mutex) ▪ 访问 ▪ unlock(mutex) ٭ 非阻塞方式 ▪ if（trylock） then ▪ else 进程管理

2. 7. 2线程的同步和通信 v 2. 条件变量 ٭ 略 v 3. 信号量机制 ٭ 私用信号量（private semaphore) ▪ 作用域在一个进程中 ٭ 公用信号量（public semaphore) ▪ 作用于多个进程间进程管理

2. 7. 3内核级和用户级线程 v 用户级线程不依赖于内核，内核级依赖内核，其创建、撤消和切换都由内核实现，在内核中为其保留一张线程控制块。 v 比较： v 1. 线程的调度和切换速度： ٭ 内核级线程切换类似于进程切换，但速度快于进程切换。 ٭ 用户级线程切换通常发生在同一用户进程的诸线程间，无需进入内核，更快。进程管理

2. 7. 3内核级和用户级线程 v 2. 系统调用（用户级线程对内核是以进程为单位；这时进入系统态，并阻塞调用者） ٭ 当一个进程含多个用户线程，其中某一个线程进行系统调用，由于内核不知道这些线程的存在，因此将进程阻塞。 ٭ 当一个进程含多个系统线程，其中某一线程进行系统调用，则阻塞该线程，进程仍可运行。 v 3. 线程执行时间（用户级以用户进程为单位；由内核分配） ٭ 用户级线程以进程为单位平均分配时间，对线程间并发执行并不有利。 ٭ 系统级线程以线程为单位平均分配时间。进程管理

2. 7. 3内核级和用户级线程进程管理

思考 v 进程间通信和同一进程内线程间通信的效率？进程管理

第二章 进程管理 2 1进程的基本概念 v 2 1

第二章进程管理 2 1进程的基本概念 v 2 1